1.4. Химический состав и классификация минералов

Химический состав минералов выражается кристаллохимической формулой, которая отражает как количественное соотношение элементов, так и характер их взаимной связи в пространственной решетке. Химическая формула минерала каолинит имеет вид: Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀]. минерала авгит Ca(Mg, Fe, Al)[(SiAl)₂O₆)]. Химическая формула аморфных минералов отражает только количественное соотношение элементов (вода - H₂O, кремень - SiO₂). В составе многих минералов осадочного генезиса содержится молекулярная вода, которая не участвует в строении пространственной решетки и ее удаление лишь обезвоживает минерал. Например, при нагревании минерал гипс CaSO₄x2H₂O превращается в минерал ангидрит CaSO₄. Химически связанная вода (OH) входит в состав пространственной решетки (каолинит) и ее удаление приводит к разрушению минерала.

Современная классификация минералов основывается на их химическом составе и строении кристаллической решетки, в соответствии, с чем все минералы можно разделить на 10 классов:

I- силикатыVI- сульфаты

II- карбонатыVII- галоиды

III- оксидыVIII- фосфаты

IV- гидроксидыIX- вольфраматы

V- сульфидыX- самородные элементы

Из общего числа минералов в земной коре около 34 % приходится на силикаты, около 25 % - на оксиды и гидроксиды, около 20 % - на сульфиды, на долю всех остальных минералов приходится около 21 %.

Сокращенная химическая классификация минералов представлена в таблице 1.

Силикаты - наиболее многочисленный класс минералов (около 800), слагающих большинство горных пород. Их образование (за исключением вторичных) идет преимущественно из магматических расплавов, и таким образом они генетически предшествуют почти всем минералам.

Карбонаты - соли угольной кислоты объединяют более 80 минералов. Самыми распространенными являются кальцит, доломит, магнезит. Происхождение карбонатов в основном экзогенное и связано с биохимическими процессами в морях и озерах.

Оксиды и гидроксиды представляют собой соединения химических элементов с кислородом и группой ОН и объединяют около 200 минералов. Широко развиты в земной коре кварц, опал, лимонит. Происхождение как магматическое, так и экзогенное.

Сульфиды насчитывают до 200 минералов и являются соединениями цветных металлов (меди, цинка, свинца, ртути и др.) с серой. Происхождение сульфидов в основном гидротермальное. В зоне выветривания сульфиды легко разрушаются, и поэтому примеси сульфидов в строительных материалах резко снижают их качество. Наиболее распространены галенит, сфалерит, являющиеся рудами цветных металлов.

Сульфаты. К ним относится до 260 минералов солей серной кислоты. Происхождение экзогенное и связано с водными растворами. Наиболее распространены гипс и ангидрит, которые широко используются в строительстве. Сульфаты хорошо растворяются в воде.

Галоиды. Соли галогеноводородных кислот образуют около 100 минералов, происхождение которых связано в основном с водными растворами. Наибольшим распространением пользуется минерал галит (каменная соль).

Фосфаты представляют собой соли фосфорных кислот В этот класс входит большое число минералов (около 350) эндогенного и экзогенного генезиса. Породообразующим из них является апатит.

Самородные элементы. К классу самородных элементов относятся платина, золото, серебро, медь, алмаз, графит, сера и др. Они не пользуются широким распространением (кроме графита и серы). Происхождение их эндогенное и экзогенное.

Минералы класса вольфраматов встречаются достаточно редко, в строительной практике не применяются и поэтому не рассматриваются.